新能源技术被公认为21世纪的高新技术,而电池行业作为新能源领域的重要一环,已经成为全球经济发展的重要组成部分。锂离子二次电池在近50年的发展当中,已经广泛应用于电子通讯,以及交通运输等各个领域。新技术的不断突破使得锂离子二次电池越来越接近于其理论容量,却还是难以满足社会高速发展的需要。基于此,具有高能量密度(2600 Wh kg–1)和理论比容量(1600 m Ah g–1)的锂硫电池（LSBs）逐渐成为科研人员关注的热点。然而受制于硫正极和放电产物Li2S2/Li2S的低电导率,充放电循环过程中的穿梭效应所带来的正极体积膨胀,锂负极的腐蚀与枝晶等问题,LSBs的长循环及倍率性能表现较差,商业化进程更是迟迟难以推进。针对上述问题,本论文拟从构建合理的新型载硫材料以及探寻合适的均相催化剂的的方式来实现对LSBs电化学性能的改善,主要研究工作如下:（1）以少层V2C MXene（f-V2C）为原料,通过高温气相硫化法将二维片状的V2C原位转化为一种三维纳米V3S4颗粒生长在二维碳片上的纳米结构（V3S4@C）。实验以及理论计算都证明V3S4对于多硫化锂（Li PSs）有着极强的吸附及催化作用,而碳基体的存在既可以带来良好的导电性,又缓解了V3S4在充电循环过程中的体积膨胀。由于继承了V2C大的比表面积,V3S4@C可以在高硫载量的情况下与电解液接触更加充分,从而增加硫的利用率。当面载量为4.22 mg cm–2时,在1 C的大电流下循环500圈容量衰减率为0.1%每圈。（2）以f-V2C和对苯二甲酸水溶液为原料,通过高温水热法合成棒状钒基MOF（MIL-47as）,再经过高温气相硫化最终的得到棒状的V3S4@C。所得材料应用于锂硫电池时,由于V3S4独特的Ni As结构,通常可以看作是VS2单分子层之间插有0.5个V原子。这种特殊的结构可以为电子或离子传输带来多维的孔道,而棒状的V3S4@C也缩短了锂离子的传输距离,极性的V3S4与非极性的碳棒相互协同,所得的S/V3S4@C复合正极在0.2 C的电流密度下,循环500圈后仍能保持821.2 m Ah g–1的比容量。（3）将一系列具有相同结构的均相催化剂二茂钴（Co（C5H5）2）,二茂钌（Ru（C5H5）2）,二茂铬（Cr（C5H5）2）作为LSBs的电解液添加剂。电化学测试结果表明,其对LSBs的电化学性能改善的顺序为Co（C5H5）2＞Ru（C5H5）2＞Cr（C5H5）2。这些添加剂溶解于电解液后带负电的环戊二烯基配体会与多硫化锂之间存在π电子-阳离子电荷相互作用,而金属钴,钌以及铬均具有d轨道单电子表现出一定的催化活性,其相应的有机金属盐能加速多硫化锂的转化动力学,更重要的是由于其与锂硫电解液相兼容,因此解决了非均相催化剂存在的某些问题,例如:仅有限的接触表面可以带来催化作用以及多硫化锂在其表面缓慢扩散而引起的反应速率慢等问题。将含有0.25%Co（C5H5）2的电解液用于棒状V3S4@C体系时,在高面载量低液流比的情况下,依然可以表现出优异的长循环以及倍率性能。